CN109789914B - 可伸缩的船首装载系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种船首装载系统，其安装在第一艘船的艏楼甲板上并且包括：至少一个流体输送管(118)，所述流体输送管具有位于每个流体输送管的第一端处的阀联接器(112)，所述阀联接器用于连接到安装在第二艘船上的支撑结构的流体输送管的互补阀；固定在甲板上并形成上升斜坡(122)的固定结构(120)；可移动结构(140)，所述可移动结构可移动地安装在固定结构的斜坡(122)上，并且每个流体输送管(118)连结到所述可移动结构，用于将每个流体输送管的阀联接器(112)从缩回位置移动到延伸位置，在所述延伸位置中，互补阀能够连接到阀联接器；和用于将可移动结构(140)从缩回位置移动到延伸位置的移动装置(150)。

Description

可伸缩的船首装载系统和方法
技术领域
本发明涉及一种船首装载系统(BLS)和相关方法。
本发明旨在用于两艘船之间的串联海上流体输送。
流体可以是例如液化天然气。
两艘船中的其上永久安装有船首装载系统的第一艘船可以是适于接收气体以便运输该气体的船，比如油轮或LNG-C(“液化天然气运输装置”)，例如甲烷油轮。
两艘船中的第二艘船可以是名为LNG-P(“液化天然气生产装置”)、LNG-FPSO(“液化天然气浮式生产储存和卸载装置”)、或FLNG(“浮式液化天然气单元”)的生产船，再液化船(FSRU“浮式储存和再气化单元”)，GBS(“重力基础结构”)，或者最后地，可以是一个平台。
背景技术
船首装载系统通常包括安装在船(例如LNG-C)的船首处的单个或多个连接阀联接器，以确保由安装在第二艘船(例如FLNG)上的固定或移动结构所支撑的单个或多个、刚性或柔性的卸载管线的连接。
这种系统例如可从欧洲专利申请EP2697112获知。
该文献公开的船首装载系统几乎对甲板涌浪(Green water)载荷的影响未进行任何保护，并且其不能防止腐蚀。
发明内容
本发明总体上涉及一种设施，使得可以有效地保护船首装载系统免受甲板涌浪载荷的影响，并且还带来其他优点。
为此，本发明涉及一种船首装载系统，所述船首装载系统安装在第一艘船的艏楼甲板上并且包括：至少一个流体输送管，所述流体输送管具有位于每个流体输送管的第一端处的阀联接器，所述阀联接器用于连接到安装在第二艘船上的支撑结构的流体输送管的互补阀；固定在甲板上并形成上升斜坡的固定结构；可移动结构，所述可移动结构可移动地安装在固定结构的斜坡上，并且每个流体输送管连结到所述可移动结构，用于将每个流体输送管的阀联接器从缩回位置移动到延伸位置，在所述延伸位置中，互补阀能够连接到阀联接器；和用于将可移动结构从缩回位置移动到延伸位置的移动装置。。
这样的措施使得可以将船首装载系统安装在船的甲板上，该船的甲板包括从船的一侧延伸到另一侧延伸并在甲板上方的艏楼甲板的延伸部，以便在其缩回位置完全或几乎完全地免受甲板涌浪载荷的影响。有时，它可以移动到扩展位置以执行卸载操作。由于这些措施，船首装载系统也可以免受潜在的碰撞的影响。
更具体地，在紧急断开的情况下，船首装载系统能够从卸载位置快速缩回到缩回位置，从而确保了没有与其他设备或卸载系统的支撑结构碰撞的风险。实际上，斜坡使得可以同时向下和向后移动。
根据本发明的可以被组合的有利措施：
-斜坡具有直线形状或弯曲形状，以分别限定用于可移动结构的直线轨迹或弯曲轨迹。
-每个流体输送管的阀门连接器向下取向，用于从下方将相关的阀连接到阀联接器上。
-每个流体输送管由至少一个柔性节段构成。
-每个流体输送管由多个刚性节段构成，所述多个刚性节段通过流体密封的铰接部彼此连结。
-可移动结构形成在固定结构上滚动的托架。
-托架包括用于在形成斜坡的固定结构的轨道上滚动的轮。
-所述船首装载系统适于在紧急断开程序中以比在流体输送操作之后的正常缩回速度高的速度将其可移动结构移动到其缩回位置。
-用于移动可移动结构的移动装置适于在紧急断开程序中以比在流体输送操作之后的正常缩回速度高的速度将所述可移动结构移动到其缩回位置。
-适于通过使用重力在紧急断开程序中以比在流体输送操作之后的正常缩回速度高的速度将所述可移动结构移动到其缩回位置。
-用于移动可移动结构的所述移动装置包括液压致动器、电动致动器、或气动致动器。
-所述可移动结构包括至少一个中间平台，用于对所述船首装载系统的设备作出反应。
-所述固定结构包括在所述可移动结构的至少一侧上沿所述可移动结构延伸的楼梯，用于到达所述可移动结构。
本发明还涉及一种包括如上所述的船首装载系统的船。
根据一个实施例，所述船首装载系统安装在所述船的艏楼甲板上，并且艏楼甲板船体的延伸部在所述甲板上方从所述船首装载系统的在所述船的一侧的一个后端部延伸到所述船首装载系统的在所述船的相对侧上的另一后端部，并且至少延伸到所述船首装载系统在其缩回位置中的上限处，所述上限在所述延伸部的至少一部分长度上。
本发明还涉及一种流体输送方法，所述流体输送方法利用如上所述的船首装载系统或船来进行，其中，在紧急断开程序中，以比在流体输送操作之后的正常缩回速度高的速度将所述可移动结构移动到其缩回位置。
附图说明
本发明的其他特征和优点将根据以下描述而显而易见，所述描述是非限制性的并且参考所附示意图(以不同比例)而做出。
图1和图2示出了使用根据本发明的船首装载系统并部分示出的两艘船(LNGC和FLNG)的管道的连接的不同连续步骤(分别是侧视图和透视图)。
图3和图4是示出了图1和图2的LNGC在根据本发明的船首装载系统的两个位置(缩回位置和伸展位置)中的侧视图。
图5和图6示出了具有根据本发明的船首装载系统的船的艏楼部分的两个透视图。
具体实施方式
在图1和图2中，LNGC 100已经被表示为靠近FLNG 200。机架210固定到FLNG 200。
三个铰接管220悬挂在机架210上。
每个铰接管220构成用于将流体从FLNG 200输送到LNGC 100的可移动管并且包括外部阀221。
铰接管220通过横向保持结构(在附图中不可见)彼此连接。两个凸形定心锥向上固定在横向保持结构上(所述两个定心锥具有相同的取向，图1中仅一个可见，附图标记为222)。
两个凹形定心锥向下固定在安装在LNGC 100的艏楼甲板上的支撑结构110上(所述两个凹形定心锥也具有相同的取向，只能看到附图标记为111的一个定心锥；特别地参见图3和4)。
在所示的配置中，凸形定心锥222分别用于接合凹形定心锥111(参见图2)。
每个向下取向的凹形定心锥111的开口以与竖直方向形成一角度的轴线为中心。在凹形定心锥111的附近，存在阀联接器112，其平行于凹形定心锥111取向。
第三阀联接器布置在另外两个阀联接器之间，用于将每个外部阀221一起连接到阀联接器112。
这里也只能看到一个阀联接器112(特别地参见图3和图4)。
经由滑轮114通过绞盘115控制的线缆113(特别地参见图5)穿过每个凹形定心锥111，以与横向保持结构相遇，线缆适于通过锁定系统连接到该横向保持结构。
这些线缆用于通过将外部阀221朝着阀联接器112向上拉动而将铰接管220的外部阀221从下方连接到阀联接器112。
还可以看到控制在滑轮116'上通过的安全线缆117的绞盘116。安全线缆117始终附接到LNGC 100的三个阀联接器中的一个(中央的阀联接器)的下部。
更确切地说，每个阀联接器112由下阀和上阀(在图中不可见)构成。每个阀联接器112还设置有紧急释放系统(ERS：其用于表示紧急释放系统、或PERC：其用于表示动力紧急释放联接器)，通过该紧急释放系统，在紧急断开的情况下，下阀与上阀分离而同时保持连接到铰接线的外部阀221。绞盘116于是构成用于松开安全线缆117的制动器，这减慢了铰接管220的自由端的下降。
这些特征在欧洲专利申请EP2382124中是已知的。因此，这里不再详细描述它们。特别地，这里没有描述用于操纵铰接管220的其他线缆以及相应的连接、断开和紧急断开程序，而是以与本专利申请中描述的相同的方式实施。
替代地，如果如在上述专利申请EP2697112中描述的结构的情况那样在机架210上使用一突出部分，则这里实施的线缆和程序是如该欧洲专利申请EP2697112中所述的那些。
根据本发明，船首装载系统110包括两个主要部分，即，一方面是固定在LNGC 100的甲板130上并形成上升斜坡121的固定结构120，另一方面是可移动地安装在固定结构120的斜坡121上且能够从图3所示的缩回位置(或存储位置)移动到图4所示的延伸位置的可移动结构140。
这种从缩回位置运动到延伸位置的目的是使阀联接器112进入用于连接到铰接管220的外部阀221的位置。
为此目的，每个阀联接器112安装在三个流体输送管118中的每一个的第一端处，并且这些流体输送管中的每一个都连结到可移动结构140，以便能够将可移动结构140的运动传递到阀联接器。
连结在这里是通过固定凸耳141实施的(见图3和图4)，固定凸耳连结到形成可移动结构140的金属梁和每个阀联接器112两者。在其他实施例中，流体输送管可通过形成它的刚性节段中的一个连结到可移动结构，所述刚性节段通过流体密封的铰接部以类似于铰接管220的节段的方式彼此连结。
当然也可以实施其他固定方法，例如使用套环将阀联接器固定到可移动结构的梁上，特别是当使用了管状梁时。
由于流体密封的铰接部，每个流体输送管形成可以从折叠位置延伸到延伸位置的弯折管线。
在与支承阀联接器112的端部相对的端部处，每个流体输送管118通过流体密封的铰接部连结到安装在LNGC的甲板130上的另一个管119，以将来自FLNG的流体输送到LNGC的罐。
由彼此焊接的金属梁组件制成的可移动结构140在此形成在固定结构120上滚动的托架。为此，可移动结构包括用于在固定结构120的轨道122上滚动的轮。这些轨道122被焊接到固定结构120上，固定结构也由彼此焊接的金属梁组件构成。
实际上，托架容纳在固定结构120的两个侧部之间。这些侧部中的每一个包括一个轨道122，该轨道与第二侧部中的另一个轨道一起形成斜坡121。
在本实施例中，斜坡具有直线形状以限定用于可移动结构的直线轨迹。该轨迹在图4以破折号示出。
从该图中还可以看出，作为变型，斜坡可以具有弯曲形状，以限定用于可移动结构的弯曲轨迹。
为了将可移动结构140从缩回位置移动到延伸位置以及从延伸位置移动到缩回位置，船首装载系统110还包括用于移动该可移动结构140的移动装置。
为此，移动装置在本实施例中包括两个液压千斤顶150，每个液压千斤顶通过分叉部151固定到LNGC 100的甲板130的固定结构120并固定到可移动结构(特别地，参见图3和图4)。
在此，这些千斤顶150也适于在紧急断开程序中以高于流体卸载操作之后的正常缩回速度的速度将可移动结构140移动到其缩回位置。
因此，实际上，本发明的千斤顶是双效千斤顶。作为变型，可以使用单效千斤顶，然后可以通过仅使用重力而在紧急断开程序中以高于流体卸载操作之后的正常缩回速度的速度使可移动结构140缩回到其缩回位置。在另一个实施例中，重力也可以与双效千斤顶一起使用。
如在一些附图中还可以看到的，可移动结构140的前部还配备有橡胶减震器的缓冲器142，以保护凹形定心锥111和阀联接器112。
更特别地，从图5和图6中可以看出，多亏了本发明，在运输期间处于其缩回位置或者在紧急程序之后到达其缩回位置的船首装载系统110可以通过LNGC艏楼甲板船体160的延伸部161而被完全保护，以确保更好地保护其上的设备免受甲板涌浪载荷和腐蚀以及潜在的碰撞的影响。还应注意，该延伸部161在图5和图6中完全可见，并且在图1至图4中仅部分地示出。
实际上，艏楼甲板船体160的延伸部161在甲板130上方从船首装载系统110的在船的一侧上的一个后端部(即：船首装载系统110的与设置有阀联接器112的端部相对的那一端)延伸到船首装载系统110的在船的相对侧上的另一个后端部。该延伸部还延伸超过船首装载系统110在其缩回位置中的上限、该上限超过延伸部161的长度的至少一部分。在本实施例中，船首装载系统位于在船的侧面上的延伸部161的上限下方，但是由于切口162而在船的船头处略微高于延伸部161的上限延伸，所述切口162形成在船体的延伸部161中并且闭合面板163在此可滑动地安装在延伸部中。因此，实际上，当闭合面板处于其覆盖切口162的关闭位置时，船首装载系统在船的船头处也位于延伸部的上限下方。该切口162在本发明中被形成为允许船首装载系统的可移动结构140在其开始进行从缩回位置移动到延伸位置的移动时能够通过。切口延伸超过延伸部的高度的约1/5并且实际上为船头的整个宽度。
根据船首装载系统的布置，在其他实施例中可以不设置切口。
还应注意的是，在延伸位置中，本实施例的船首装载系统110位于艏楼甲板船体的延伸部161上方并且朝向FLNG越过该延伸部。此外，延伸部161仅部分地显示在图1、2、3和4上，以突出船首装载系统110的其他特征。
从图5中还可以看出，可移动结构还包括用于到达船首装载系统110的设备的中间平台143，该平台在船首装载系统110的延伸位置位于甲板船体160的延伸部161的上限的水平处。
由于可移动结构140，可以通过该平台143接近船首装载系统110的设备，但也可以从LNGC的甲板接近。
为了到达中间平台143以及可移动结构140的其他部分，如图5所示，固定结构包括沿着可移动结构140的两侧延伸的楼梯123。
根据本发明的船首装载系统的功能如下：
在朝向FLNG的运输和接近阶段期间，船首装载系统110处于缩回位置(图3)。在这个位置，整个船首装载系统完全由固定的甲板涌浪保护部(延伸部161)保护。一旦LNGC正确定位并关于FLNG取向、稳定成接近理论设定点，则船首装载系统就会延伸并锁定在完全伸展位置中(图4)。然后，可以执行卸载管线220与船首装载系统上的阀联接器112的连接和卸载(图1)。
在紧急断开程序的情况下，当LNGC处于下方时，卸载管线被断开，船首装载系统的缩回被启动并且足够快地执行，以确保与安装在FLNG上的卸载管线支撑结构(机架210)具有显著间隙。
多亏了本发明：
1.船首装载系统可以沿着可以是直线或曲线的轨迹从存储位置移动到卸载位置。
2.船首装载系统在紧急断开的情况下从卸载位置到存储位置的快速缩回被控制，从而确保没有与卸载系统或其他设备的支撑结构碰撞的风险。这可以使用船首装载系统操纵致动器主动进行或使用重力被动进行。
可伸缩的船首装载系统在完全缩回位置中确保了与FLNG上的固定或移动结构具有显著间隙(参见图2上的“Δ””)，所述固定或移动结构支撑单个或多个刚性或柔性的卸载管线：
·在接近阶段，在任何连接之前，船首装载系统处于完全缩回位置，被甲板涌浪保护部(上述延伸部)保护；
·在卸载期间，在由于异常情况而需要紧急断开的情况下，执行船首装载系统的快速缩回，这保证了船首装载系统迅速处于完全缩回位置，被甲板涌浪保护部保护。
3.在收缩(储存)位置中，船首装载系统的所有设备均可从LNGC甲板接近，这使维护操作更容易和更安全。
当船首装载系统处于完全缩回位置中时，能够从LNGC甲板接近船首装载系统上的任何设备，以执行任何维护操作。此外，维护操作可以在LNGC运输阶段在对于操作员来说是安全的条件下进行：在LNGC甲板上方并被甲板涌浪保护部所保护。
4.在运输期间处于缩回位置或在紧急程序之后达到缩回位置的船首装载系统完全由LNGC艏楼甲板船体(延伸部)保护并处于其上限下方，这确保了更好地保护其上的设备免受腐蚀、甲板涌浪载荷、和潜在的碰撞的影响。
5.处于完全缩回位置中的船首装载系统的高度远低于处于完全伸展位置以执行卸载操作的高度，这允许在LNGC运输期间具有更好的可见性。
本发明不限于这些实施例，并且在权利要求的范围内涵盖本领域技术人员能力范围内的所有变型。
特别地，第一和第二单元可以通过具有互补形状的轨道可滑动地连结在一起，或者通过插置在U形轨道的引导表面之间的轮保持在一起。
而且，由通过流体密封铰接部彼此连结的多个刚性节段构成的每个流体输送管可以被由至少一个柔性节段构成的流体输送管代替。
另外，用于移动可移动结构的装置可以由电动或气动致动器构成而不是由液压致动器构成。

Claims (14)

1.一种船首装载系统(110)，所述船首装载系统安装在第一艘船(100)的艏楼甲板上并且包括：至少一个流体输送管(118)，所述流体输送管具有位于每个流体输送管的第一端处的阀联接器(112)，所述阀联接器用于连接到安装在第二艘船上的支撑结构的流体输送管的互补阀；固定在甲板上并形成上升斜坡(122)的固定结构(120)；可移动结构(140)，所述可移动结构可移动地安装在固定结构的所述斜坡(122)上，并且每个流体输送管(118)连结到所述可移动结构，用于将每个流体输送管的阀联接器(112)从缩回位置移动到延伸位置，在所述延伸位置中，互补阀能够连接到阀联接器；和用于将可移动结构(140)从所述缩回位置移动到所述延伸位置的移动装置(150)，其中，所述船首装载系统适于在紧急断开程序中以比在流体输送操作之后的正常缩回速度高的速度将其可移动结构移动到其缩回位置。
2.根据权利要求1所述的船首装载系统，其中，用于移动可移动结构的所述移动装置适于在所述紧急断开程序中以比在流体输送操作之后的正常缩回速度高的速度将所述可移动结构移动到其缩回位置。
3.根据权利要求1所述的船首装载系统，其中，适于通过使用重力在紧急断开程序中以比在流体输送操作之后的正常缩回速度高的速度将所述可移动结构移动到其缩回位置。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的船首装载系统，其中，用于移动可移动结构的所述移动装置包括液压致动器、电动致动器、或气动致动器。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的船首装载系统，其中，所述斜坡具有直线形状或弯曲形状，以分别限定用于所述可移动结构的直线轨迹或弯曲轨迹。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的船首装载系统，其中，所述可移动结构形成在所述固定结构上滚动的托架。
7.根据权利要求6所述的船首装载系统，其中，所述托架包括用于在形成所述斜坡的所述固定结构的轨道上滚动的轮(141)。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的船首装载系统，其中，每个流体输送管的阀联接器向下取向，用于从下方将相关的阀连接到阀联接器上。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的船首装载系统，其中，每个流体输送管由多个刚性节段构成，所述多个刚性节段通过流体密封的铰接部彼此连结。
10.根据权利要求9所述的船首装载系统，其中，每个流体输送管由至少一个柔性节段构成。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的船首装载系统，其中，所述可移动结构包括至少一个中间平台(143)，用于对所述船首装载系统的设备作出反应。
12.根据权利要求1至3中任一项所述的船首装载系统，其中，所述固定结构包括在所述可移动结构的至少一侧上沿所述可移动结构延伸的楼梯(123)，用于到达所述可移动结构。
13.一种船，所述船包括如权利要求1至12中任一项所述的船首装载系统。
14.根据权利要求13所述的船，其中，所述船首装载系统安装在所述船的艏楼甲板上，并且艏楼甲板船体的延伸部在所述甲板上方从所述船首装载系统的在所述船的一侧的一个后端部延伸到所述船首装载系统的在所述船的相对侧上的另一后端部，并且至少延伸到所述船首装载系统在其缩回位置中的上限处，所述上限在所述延伸部的至少一部分长度上。
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